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《武汉理工大学》 2006年
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介孔二氧化钛光催化剂的制备、表征及性能研究

周明华  
【摘要】:半导体光催化技术在利用太阳能和解决环境污染问题方面有着广泛的应用前景。在众多的氧化物半导体光催化材料中,TiO_2以其光诱导下的强氧化性、无毒和长期稳定性等优点在净化环境方面表现出很好的应用前景。但是,纯TiO_2块体光催化材料的光生电子-空穴对复合几率较高;另一方面,锐钛矿相TiO_2的禁带宽度较宽,仅能在紫外光(λ<387nm)的辐照下产生光催化作用,加上太阳光中紫外光的比例大约为4%,这就严重阻碍了TiO_2光催化材料的推广应用。近十几年来,世界各国的科技工作者一直在努力地探索多种制备方法和改性手段来提高TiO_2光催化效率和对太阳光的利用率。其中在TiO_2中掺杂是目前制备高活性的TiO_2光催化剂最为活跃的领域之一。 为了解决块体TiO_2光催化剂的光催化效率低的特点,同时探索它在环境净化方面的应用。本论文从制备方法和掺杂两个方面对TiO_2进行了改性,通过多种表征手段和先进的光催化活性测试技术对掺杂后的介孔TiO_2光催化剂进行了一些研究。同时对影响TiO_2光催化剂的活性因素和制约条件进行了探讨,为高活性的TiO_2光催化剂在现实生活中的应用提供了理论和实验的支持。通过大量实验,取得了一些创新性成果,结果如下: 1.在没有任何表面活性剂作为模板剂的条件下,用超声水解方法在低温下制备了高活性的介孔纳晶TiO_2粉体光催化剂。超声促进了Ti(OC_4H_9)_4的水解,加快了TiO_2粉体的晶化及介孔的形成。所有用超声水解方法制备的介孔纳晶TiO_2粉体光催化剂的光催化活性高于商用的P25和用常规水解方法制备的TiO_2粉体光催化剂。这主要是因为超声水解方法制备的样品具有高的比表面积、小的晶粒尺寸和两相(锐钛矿和板钛矿)结构。在光催化降解甲醛和丙酮的试验中,由于甲醛分子含有较少的碳原子和空间位阻,所以更容易降解。 2.用原位湿化学沉淀和热处理两种方法的配合制备了高活性的介孔纳晶N、S共掺杂的TiO_2粉体光催化剂。当热处理温度为400~700℃时得到的掺杂的TiO_2光催化剂具有很好的光催化活性,且明显优于商用P25。N、S掺杂通过N2p轨道、S3p轨道和O2p轨道间的杂化,降低了掺杂后TiO_2粉体光催化剂的禁带宽度。导致了掺杂的TiO_2具有强于商用P25的吸收光子的特性,且使TiO_2对光的响应吸收边拓宽到可见光的范围。热处理温度为500℃时,掺杂后的TiO_2在紫外光照射下降解丙酮的活性是商用P25的3倍多;在可见光的照射下降解甲醛
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TN304

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 余火根;纳米二氧化钛光催化材料的可控制备与光催化活性[D];武汉理工大学;2007年
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1 张利娟;分等级海绵状大孔/介孔二氧化钛的水热制备与光催化活性[D];武汉理工大学;2008年
2 刘雯;多孔球形二氧化钛光催化材料的制备与表征[D];武汉理工大学;2008年
【参考文献】
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【共引文献】
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10 冉东凯;储德清;;纳米二氧化钛在功能纺织品中的应用[A];第八届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2008年
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【同被引文献】
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6 李雪冰;纳米二氧化钛及其复合物的制备和性质研究[D];中国科学技术大学;2007年
7 徐建华;新型纳米二氧化钛光催化材料的合成及反应研究[D];复旦大学;2007年
8 余火根;纳米二氧化钛光催化材料的可控制备与光催化活性[D];武汉理工大学;2007年
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1 陈恒;可见光响应型改性纳米光催化剂的制备及其光催化活性研究[D];上海交通大学;2007年
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1 ;2004年二氧化钛市场将出现强劲反弹[N];中国石油报;2003年
2 文欣;世界二氧化钛市场恢复性增长[N];中国化工报;2003年
3 肖化;全球二氧化钛市场需求强劲[N];中国化工报;2004年
4 李港;全球二氧化钛货紧价升[N];国际商报;2003年
5 记者刘其丕 李晓飞;二氧化钛晶化液项目在津投产获专利[N];中国有色金属报;2010年
6 中塑;亚洲塑料用二氧化钛需求增长最快[N];国际商报;2003年
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8 张海波;日本市场二氧化钛供不应求[N];中国化工报;2000年
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